JP2004142622A

JP2004142622A - Steering device

Info

Publication number: JP2004142622A
Application number: JP2002310325A
Authority: JP
Inventors: Toshio Asaumi; 浅海　壽夫; Osamu Tsurumiya; 鶴宮　修; Koichi Kitazawa; 北沢　浩一; Masahito Sudo; 須藤　真仁; Junichi Yoshida; 吉田　順一; Tomoaki Sugano; 菅野　智明; Fumihiro Morishita; 森下　文寛; Hiroaki Horii; 堀井　宏明
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: US7154244B2; JP3895662B2; US20040080295A1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steering device capable of suppressing switching noise and magnetostriction noise generated during driving a motor which has been developed into large current/high-speed switching type, in a steering device such as a motor-driven power steering equipped with two driving circuits. <P>SOLUTION: This steering device, equipped with at least one motor which generates power in such a direction as to steer a steering wheel, includes the two driving circuits for PWM controlling the motor and makes control frequencies of switching switching devices in the driving circuits different from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は操舵装置に関し、特に、ステアリング系に少なくとも１つのモータを設け、モータを駆動する駆動回路を２つ備えた操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
操舵装置として電動パワーステアリング装置やステアバイワイヤシステムなどがある。例えば電動パワーステアリング装置は、自動車を運転中、運転者がステアリングホイール（操舵ハンドル）を操作するとき、モータを連動させて操舵力を補助する支援装置である。電動パワーステアリング装置では、運転者のハンドル操作によりステアリング軸に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出部からの操舵トルク信号、および、車速を検出する車速検出部からの車速信号を利用し、モータ制御部（ＥＣＵ）の制御動作に基づいて補助操舵力を出力する支援用モータを駆動制御し、運転者の手動による操舵力を軽減している。モータ制御部の制御動作では、上記の操舵トルク信号と車速信号に基づきモータに通電するモータ電流の目標電流値を設定し、この目標電流値に係る信号（目標電流信号）と、モータに実際に流れるモータ電流を検出するモータ電流検出部からフィードバックされるモータ電流信号との差を求め、この偏差信号に対して比例・積分の補償処理（ＰＩ制御）を行い、モータを駆動制御する信号を発生させている。
【０００３】
従来では電動パワーステアリング装置は主に小型車用に開発されてきたが、特に近年、省燃費や車両制御範囲の拡大等の観点から大型車（２０００ｃｃクラス以上の乗用車等）にも装備する必要性が生じてきた。大型車に電動パワーステアリング装置を適用する場合には、車両重量が大きいため、１つのモータを用いる構成では、大きな補助力を出力する大型のモータが要求される。このため、モータのサイズが大きくなり、実車への取付けレイアウト性（搭載性）が悪化し、さらに規格品以外の専用の大型モータとそのモータ制御駆動部が必要となり、製作コストが上昇することになる。そこで、従来、上記のような大型車の電動パワーステアリング装置に適した構成として、２つの支援用モータを用いた構成が提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００１−５２５２９２号公報
【特許文献２】
特開２００１ー２６０９０８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１５１１２５号公報
【０００５】
また、以上のごとく電動パワーステアリング装置では、操舵トルク検出部等のセンサ系、ＣＰＵや駆動回路系等を含むＥＣＵ、このＥＣＵから支援用モータへモータ電流を供給する電流通電系から成る電子的駆動制御系統を備えている。
【０００６】
さらに、従来の電動パワーステアリング装置では、ＥＣＵおよびこれに関連する部分に設けられたモータ駆動のための電子的駆動制御系統で故障が生じた場合、フェールセーフ制御に基づき、運転席表示パネル等で警告灯を点灯させると共に、操舵力アシスト制御が完全に行えないときには通常の手動操作によるステアリング系の構成に戻すようにしていた。
【０００７】
近年では、上記のような故障が生じた場合であっても、電動パワーステアリング装置の作動状態が継続して維持され、運転者の手動操舵力のアシストを行えることが望まれている。そこで、モータ制御装置の電子的駆動制御系統等で故障が発生したとしても、手動操舵力のアシストを中断せず、継続できるように２つの駆動回路を備えた冗長系を有する操舵装置も考えられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
２つのモータを用いた操舵装置や冗長系を有する操舵装置のような２つの駆動回路を備えた電動パワーステアリング装置では次のような問題が提起される。
【０００９】
モータ駆動は駆動回路のＦＥＴによるＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ　ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が今では一般的であるが、このＰＷＭ制御において、大電流・高速スイッチング程スイッチングによりスイッチングノイズおよび磁歪音が発生する。このため、当該電動パワーステアリング装置を装備した車両の商品性が低減することになる。
【００１０】
従って、モータを駆動する駆動回路を２つ備えて成る電動パワーステアリング装置の場合には、２つの駆動回路のそれぞれがＰＷＭ制御におけるスイッチングノイズおよび磁歪音を与えるので、上記のスイッチングノイズおよび磁歪音はいっそう顕著になる。
【００１１】
上記の問題は２つの駆動回路を備える操舵装置に一般的に生じる問題である。また上記の問題は、ブラシレスモータおよびブラシ付きモータのいずれでも生じる問題である。
【００１２】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、２つの駆動回路を備えて成る電動パワーステアリング装置等のごとき操舵装置において、大電流・高速スイッチング化するモータの駆動に対して生じるスイッチングノイズおよび磁歪音を低減する操舵装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段および作用】
本発明に係る操舵装置は上記目的を達成するために次の通り構成される。
【００１４】
第１の本発明に係る操舵装置（請求項１に対応）は、操舵輪を操舵する方向に力を発生させる少なくとも１つのモータを有する操舵装置において、操舵装置はモータをＰＷＭ制御する２つの駆動回路を有しており、駆動回路中のスイッチング素子をスイッチングする制御周波数を２つの駆動回路で互いに異ならせることで特徴づけられる。
【００１５】
上記の操舵装置によれば、操舵輪を操舵する方向に力を発生させる少なくとも１つのモータを有する操舵装置において、操舵装置はモータをＰＷＭ制御する２つの駆動回路を有しており、駆動回路中のスイッチング素子をスイッチングする制御周波数を２つの駆動回路で互いに異ならせるため、２つの駆動回路におけるスイッチング素子のＰＷＭスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように工夫してあるので、これにより、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。
【００１６】
第２の本発明に係る操舵装置（請求項２に対応）は、操舵輪を操舵する方向に力を発生させる少なくとも１つのモータを有する操舵装置において、操舵装置はモータをＰＷＭ制御する２つの駆動回路を有しており、駆動回路中のスイッチング素子をスイッチングするパルス信号の位相を前記２つの駆動回路で互いに異ならせることで特徴づけられる。
【００１７】
第２の操舵装置よれば、操舵輪を操舵する方向に力を発生させる少なくとも１つのモータを有する操舵装置において、操舵装置はモータをＰＷＭ制御する２つの駆動回路を有しており、駆動回路中のスイッチング素子をスイッチングするパルス信号の位相を前記２つの駆動回路で互いに異ならせるため、２つの駆動回路におけるスイッチング素子のＰＷＭスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように工夫してあるので、これにより、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
なお以下の実施形態で説明される構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成要素の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、以下に説明される実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【００２０】
図１〜図５を参照して本発明に係る操舵装置の一例として電動パワーステアリング装置の代表的構成を説明する。図１は２モータ形式の電動パワーステアリング装置の基本的な構成部分（２モータのうち１つのモータのみを示している）を概念的に示す図であり、図２と図３はギヤボックスの内部構造の一例を示す断面図であり、図４と図５は２つのモータおよびギヤボックスを備えたラック軸の実際の装置の外観レイアウトを示す図である。
【００２１】
電動パワーステアリング装置１０は例えば乗用車両に装備される。電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステアリング軸１２等に対して補助用の操舵トルクを与えるように構成されている。ステアリング軸１２の上端はステアリングホイール１１に連結され、下端にはピニオンギヤ（またはピニオン）１３が取り付けられている。ここで、ステアリング軸１２の下端のピニオンギヤ１３を取りつけた部分をピニオン軸１２ａと呼ぶこととする。実際には、上側のステアリング軸１２と下側のピニオン軸１２ａとは図示しない自在継手で連結されている。ピニオンギヤ１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオンギヤ１３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１５が形成される。
【００２２】
ピニオン軸１２とラック軸１４の間で形成されるラック・ピニオン機構１５は第１のギアボックス２４Ａ内に収容されている。ギヤボックス２４Ａの外観は図４に示される。
【００２３】
ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。前輪１７は車両の転舵輪として機能する。
【００２４】
上記ピニオン軸１２に対しては、さらに、動力伝達機構１８を介して例えばブラシレスモータのモータ１９Ａが付設されている。動力伝達機構１８は、モータ１９の出力軸（ウォーム軸）１９Ａ−１に設けられたウォームギヤと、ピニオン軸１２ａに固定されたウォームホイールとによって構成される。動力伝達機構１８の具体的構成は後述される。動力伝達機構１８はギヤボックス２４Ａの中に組み込まれている。
【００２５】
また図１に示すように、ステアリング軸１２には操舵トルク検出部２０が設けられている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２に加えたとき、ステアリング軸１２に加わる操舵トルクを検出する。操舵トルク検出部２０もギヤボックス２４Ａ内に組み込まれている。また２１は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はマイクロコンピュータ等を利用したコンピュータシステムで構成される制御装置（ＥＣＵ）である。制御装置２２は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと車速検出部２１から出力される車速信号Ｖ等を取り入れ、操舵トルクや車速等に係る情報に基づいて、モータ１９Ａ等の回転動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。またモータ１９Ａ等にはモータ回転角検出部２３が付設されている。モータ回転角検出部２３の回転角（電気角）に係る信号ＳＧ２は制御装置２２に入力されている。
【００２６】
本実施形態に係る電動パワーステアリング装置では、モータ１９Ａと同一性能を有する他のモータ（図４等の１９Ｂ）が付設され、２モータ形式で構成されている。他のモータ１９Ｂは図４と図５に示されている。モータ１９Ｂは、モータ１９Ａと同じ構成を有し、制御装置２２によって制御される。
【００２７】
図２と図３を参照してギヤボックス２４Ａと動力伝達機構１８等の内部構造を具体的装置の一例として詳述する。図２は、モータ１９Ａを図１中左側から見てピニオン軸１２ａの軸線に沿って一部を断面とした側面図である。図３は図２中のＡ−Ａ線断面図である。
【００２８】
図２において、上記ギヤボックス２４Ａを形成するハウジング２４ａにおいてピニオン軸１２ａは２つの軸受け部４１，４２によって回転自在に支持されている。ハウジング２４ａの内部にはラック・ピニオン機構１５と動力伝達機構（減速機）１８が収納され、さらに上部には操舵トルク検出部２０が付設されている。ハウジング２４ａの上部開口はリッド４３で塞がれ、リッド４３はボルト４４で固定されている。ピニオン軸１２ａの下端部に設けられたピニオンギヤ１３は軸受け部４１，４２の間に位置している。ラック軸１４は、ラックガイド４５で案内され、かつ圧縮されたスプリング４６で付勢された当て部材４７でピニオンギヤ１３側へ押え付けられている。動力伝達機構１８は、モータ１９Ａの出力軸１９Ａ−１に結合される伝動軸（ウォーム軸）４８に固定されたウォームギヤ４９とピニオン軸１２ａに固定されたウォームホイール５０とによって形成される。上記の操舵トルク検出部２０は、ピニオン軸１２ａの周りに配置される操舵トルク検出センサ２０ａと、操舵トルク検出センサ２０ａから出力される検出信号を電気的に処理する電子回路部２０ｂとから構成されている。操舵トルク検出センサ２０ａはリッド４３に取り付けられている。
【００２９】
図３ではモータ１９Ａおよび制御装置２２の内部の具体的構成が明示される。モータ１９Ａは、回転軸５１に固定された永久磁石により成る回転子５２と、回転子５２の周囲に配置された固定子５４とを備える。固定子５４は固定子巻線５３を備える。回転軸５１は、２つの軸受け部５５，５６によって回転自在に支持される。回転軸５１の先部はモータ１９Ａの出力軸１９ａ（図１中の出力軸１９Ａ−１に対応）となっている。モータ１９Ａの出力軸１９ａは、トルクリミッタ５７を介して、回転動力が伝達されるように伝動軸４８に結合されている。伝動軸４８には前述の通りウォームギヤ４９が固定され、これに噛み合うウォームホイール５０が配置されている。回転軸５１の後端部には、モータ１９Ａの回転子５２の回転角（回転位置）を検出する前述のモータ回転角検出部（位置検出部）２３が設けられる。モータ回転角検出部２３は、回転軸５１に固定された回転子２３ａと、この回転子２３ａの回転角を磁気的な作用を利用して検出する検出素子２３ｂとから構成される。モータ回転角検出部２３には例えばレゾルバが用いられる。固定子５４の固定子巻線５３には３相交流であるモータ電流が供給される。以上のモータ１９Ａの構成要素は、モータケース５８の内部に配置されている。
【００３０】
制御装置２２は、モータ１９Ａのモータケース５８の外側に取り付けられた制御ボックス６１の内部の回路基板６２上に電子回路要素を取り付けて成る電子回路と制御ボックス６１の外部に設けられた１チップのマイクロコンピュータおよびその周辺回路から成るＥＣＵで構成される。電子回路要素としてはプリドライブ回路、ＦＥＴブリッジ回路、インバータ回路等である。制御装置２２からモータ１９Ａの固定子巻線５３に対してモータ電流（駆動制御信号ＳＧ１）が供給される。またモータ回転角検出部２３で検出された回転角信号ＳＧ２は制御装置２２に入力される。
【００３１】
上記の機械的な構成に基づいて、モータ１９Ａは、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達機構１８を経由して、ピニオン軸１２ａすなわちステアリング軸１２に与える。
【００３２】
上記のラック軸１４には、図４と図５に示すごとく、前述の第１のギヤボックス２４Ａに加えて、さらに第２のギヤボックス２４Ｂが設けられている。ギヤボックス２４Ｂには、第１のギヤボックス２４Ａと同様に、ラック軸１４に形成されたラックギヤと、このラックギヤに噛み合うピニオンギヤと、このピニオンギヤが固定されかつ回転自在に支持されたピニオン軸とが内蔵されている。上記の第２のギヤボックス２４Ｂには動力伝達機構１８を介して他のモータ１９Ｂが付設されている。モータ１９Ｂは、上記のモータ１９Ａと全く同一の構造および性能を有するモータである。モータ１９Ｂの出力軸は前述したように伝動軸（ウォーム軸）を有し、この伝動軸にはウォームギヤが設けられ、他方、上記ピニオン軸には、ウォームギヤに噛み合うウォームホイールが固定されている。以上の動力伝達機構１８の構成は前述した通りである。ギヤボックス２４Ｂの構成は基本的にギヤボックス２４Ａと同じ構成である。モータ１９Ｂが駆動されると、出力軸、ウォームギヤ、ウォームホイール、ピニオン軸、ピニオンギヤ、ラックギヤを介して駆動力がラック軸１４に伝達される。
【００３３】
以上のごとく本実施形態に係る電動パワーステアリング装置１０は、同一性能を有する２つのモータ１９Ａ，１９Ｂを支援用モータとして備え、手動操舵力のアシストを行うように構成されている。
【００３４】
上記において電動パワーステアリング装置１０は、図４では通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、車速検出部２１、１つのＥＣＵを備えた制御装置２２、第１と第２の２つのギヤボックス２４Ａ，２４Ｂ、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂ、２つの動力伝達機構１８を付設することによって構成されている。図５では通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、車速検出部２１、モータ１９Ａ，１９Ｂにそれぞれ１つずつのＥＣＵを備えた制御装置２２Ａ，２２Ｂ、第１と第２の２つのギヤボックス２４Ａ，２４Ｂ、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂ、２つの動力伝達機構１８を付設することによって構成されている。
【００３５】
上記構成において、運転者がステアリングホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸１２に加えられた操舵トルクに基づく回転力は下部のピニオン軸１２ａとラック・ピニオン機構１５を介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化（転舵）させようとする。このときにおいて、同時に、ピニオン軸１２ａに付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２あるいは制御装置２２Ａ，２２Ｂへ出力する。また車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２あるいは制御装置２２Ａ，２２Ｂへ出力する。制御装置２２あるいは制御装置２２Ａ，２２Ｂは、操舵トルク信号Ｔおよび車速信号Ｖに基づいて２つのモータ１９Ａ，１９Ｂを駆動するためのモータ電流を発生する。このモータ電流によって駆動されるモータ１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ、各動力伝達機構１８およびギヤボックス２４Ａ，２４Ｂを介して補助の操舵トルクをラック軸１４に作用させる。以上のごとく、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂを駆動することにより、ステアリングホイール１１に加えられる運転者の操舵力を軽減する。
【００３６】
次に、前述の図４および図５と、図６および図７を参照して第１の実施形態の特徴的構成を説明する。図６は、ＥＣＵが１つで駆動回路が２つの場合での制御装置のマイクロコンピュータ７０の構成を示し、図７は、ＥＣＵが２つで駆動回路が２つの場合の制御装置のマイクロコンピュータ８０，９０の構成を示す。
【００３７】
図４および図５に示すごとくラック軸１４には軸方向の左右の２箇所にギヤボックス２４Ａ，２４Ｂが設けられている。ギヤボックス２４Ａはステアリング軸１２の下部のピニオン軸１２ａにつながる第１のギヤボックスである。ギヤボックス２４Ｂは２モータ式の電動パワーステアリング装置１０において第２のモータ１９Ｂを付設するための第２のギヤボックスである。ギヤボックス２４Ａ，２４Ｂのそれぞれには、動力伝達機構１８を介してモータ１９Ａ，１９Ｂが付設されている。両端部に転舵輪（前輪１７）を備えたラック軸１４には、２つのモータ１９Ａ，１９Ｂの回転駆動力によって補助操舵トルクが与えられるようになっている。モータ１９Ａは図６で示す駆動回路７１により駆動され、モータ１９Ｂは図６で示す駆動回路７２により駆動される。
【００３８】
図６において、マイクロコンピュータ７０はＣＰＵ７３、ＲＯＭ７４、ＲＡＭ７５、入力部７６、出力部７７、タイマーＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４より構成される。ＲＯＭ７４は制御プログラムを記憶するメモリであり、ＲＡＭ７５はプログラム実行時に一時的に使用するメモリである。また、ＲＯＭ７４には、正弦波を作るためのプログラムを記憶している。入力部７６は操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｖを入力し、出力部７７は駆動回路７１，７２を介してモータを駆動するためのＰＷＭ制御のためのパルスを出力する。タイマーＴ１は駆動回路７１のＰＷＭ制御をするためのパルスを形成するための基準三角波の周期を決めるためのタイム計測用のカウンタである。タイマーＴ３は駆動回路７２のＰＷＭ制御するためのパルスを形成するための基準三角波の周期を決めるためのタイム計測用のカウンタである。
【００３９】
図６に示すＰＷＭ制御のパルスを形成するための基準三角波の周期を決めるタイマーＴ１とタイマーＴ３の設定は同一の値ではなく、互いに異なるように設定する。例えば、タイマーＴ１は基準三角波の周波数が１８ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ３は基準三角波の周波数が２０ｋＨｚになるように設定する。
【００４０】
具体的には、基準三角波の周波数を同一にしないことで、スイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００４１】
タイマーＴ１とタイマーＴ３を予め上記のように設定しておくと、設定されたデータによって決められた周期の三角波を発生させることができ、図８の（１ａ），（２ａ）に示す基準三角波７６ａ，７７ａが生じる。図８の（１ａ），（２ａ）において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。それらの基準三角波７６ａと７７ａと電圧指令である目標正弦波データとコンパレータで比較することにより、スイッチング信号が作り出される。それらのスイッチング信号により２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路７１でのスイッチングノイズとモータでの磁歪音、駆動回路７２でのスイッチングノイズとモータでの磁歪音が生じる。基準三角波の周波数、すなわち、タイマーＴ１とタイマーＴ３に関して前述した関係を与えたため、基準三角波７６ａの波形と基準三角波７７ａの波形が同一ではないので、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００４２】
図７においては、モータ１９Ａは駆動回路８１により駆動され、モータ１９Ｂは駆動回路８２により駆動される。この構成ではマイクロコンピュータ８０とマイクロコンピュータ９０を備え、マイクロコンピュータ８０はＣＰＵ８３、ＲＯＭ８４、ＲＡＭ８５、入力部８６、出力部８８、タイマーＴ１１，Ｔ１２より構成される。ＲＯＭ８４は制御プログラムを記憶するメモリであり、ＲＡＭ８５はプログラム実行時に一時的に使用するメモリである。また、ＲＯＭ８４には、正弦波を作るためのプログラムを記憶している。入力部８６は操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｖを入力し、出力部８８は駆動回路８１を介してモータ１９Ａを駆動するためのＰＷＭ制御のためのパルスを出力する。タイマーＴ１１は駆動回路８１のＰＷＭ制御をするためのパルスを形成するための基準三角波の周期を決めるためのタイム計測用のカウンタである。
【００４３】
マイクロコンピュータ９０はＣＰＵ９３、ＲＯＭ９４、ＲＡＭ９５、入力部９６、出力部９８、タイマーＴ１３，Ｔ１４より構成される。ＲＯＭ９４は制御プログラムを記憶するメモリであり、ＲＡＭ９５はプログラム実行時に一時的に使用するメモリである。また、ＲＯＭ９４には、正弦波を作るためのプログラムを記憶している。入力部９６は操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｖを入力し、出力部９８は駆動回路８２を介してモータ１９Ｂを駆動するためのＰＷＭ制御のためのパルスを出力する。タイマーＴ１３は駆動回路８２のＰＷＭ制御をするためのパルスを形成するための基準三角波の周期を決めるためのタイム計測用のカウンタである。
【００４４】
図７に示すＰＷＭ制御のパルスを形成するための基準三角波の周期を決めるタイマーＴ１１とタイマーＴ１３の設定は同一の値ではなく、互いに異なるように設定する。例えば、タイマーＴ１１は基準三角波の周波数が１８ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ１３は基準三角波の周波数が２０ｋＨｚになるように設定する。
【００４５】
具体的には、基準三角波の周波数を同一にしないことで、スイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００４６】
タイマーＴ１１とタイマーＴ１３を予め上記のように設定しておくと、設定されたデータによって決められた周期の三角波を発生させることができ、図８の（１ａ），（２ａ）に示す基準三角波７６ａ，７７ａと同様の基準三角波が生じる。それらの基準三角波７６ａ，７７ａと電圧指令である正弦波データをコンパレータで比較することにより、スイッチング信号が作り出される。それらのスイッチング信号により２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路８１でのスイッチングノイズとモータ１９Ａでの磁歪音、駆動回路８２でのスイッチングノイズとモータ１９Ｂでの磁歪音が生じる。基準三角波の周波数、すなわち、タイマーＴ１１とタイマーＴ１３に関して前述した関係を与えたため、基準三角波７６ａの波形と基準三角波７７ａの波形が同一ではないので、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００４７】
次にモータ１９Ａ，１９Ｂがブラシ付きモータであり、制御装置がブラシ付きモータ用のものである場合について説明する。この場合、制御装置内の駆動回路やマイクロコンピュータ等は、ブラシ付きモータ用であるが、その構成は類似したものであるのでブラシレスモータの場合で用いた図６と図７を用いて説明する。
【００４８】
図６において、マイクロコンピュータ７０はＣＰＵ７３、ＲＯＭ７４、ＲＡＭ７５、入力部７６、出力部７７、タイマーＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４より構成される。ＲＯＭ７４は制御プログラムを記憶するメモリであり、ＲＡＭ７５はプログラム実行時に一時的に使用するメモリである。入力部７６は操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｖを入力し、出力部７７は駆動回路７１，７２を介してモータを駆動するためのＰＷＭ制御のためのパルスを出力する。タイマーＴ１は駆動回路７１のＰＷＭ制御をするための周期を決めるためのタイム計測用のカウンタであり、タイマーＴ２は駆動回路７１のＰＷＭ制御をするためのパルス幅を決めるためのタイム計測用のカウンタである。タイマーＴ３は駆動回路７２のＰＷＭ制御するための周期を決めるためのタイム計測用のカウンタであり、タイマーＴ４は駆動回路７２のＰＷＭ制御をするためのパルス幅を決めるためのタイム計測用のカウンタである。
【００４９】
図６に示すＰＷＭ制御のパルスの周期を決めるタイマーＴ１とタイマーＴ３の設定は同一の値ではなく、互いに異なるように設定する。例えば、タイマーＴ１はＰＷＭ周波数が１８ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ３はＰＷＭ周波数が２０ｋＨｚになるように設定する。
【００５０】
具体的には、ＰＷＭ制御信号の制御周波数を同一にしないことで、ＰＷＭスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００５１】
タイマーＴ１とタイマーＴ３を予め上記のように設定しておくと、図８の（１ｂ），（２ｂ）に示す信号７６ｂ，７７ｂが生じる。図８の（１ｂ），（２ｂ）において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。従って、タイマーＴ２とタイマーＴ４の設定がなされパルス幅が決定し、２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路７１でのスイッチングノイズとモータでの磁歪音、駆動回路７２でのスイッチングノイズとモータでの磁歪音が生じる。ＰＷＭ制御の周波数、すなわち、タイマーＴ１とタイマーＴ３に関して前述した関係を与えたため、信号７６ｂの波形と信号７７ｂの波形のように、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００５２】
図７においては、モータ１９Ａは駆動回路８１により駆動され、モータ１９Ｂは駆動回路８２により駆動される。この構成ではマイクロコンピュータ８０とマイクロコンピュータ９０を備え、マイクロコンピュータ８０はＣＰＵ８３、ＲＯＭ８４、ＲＡＭ８５、入力部８６、出力部８８、タイマーＴ１１，Ｔ１２より構成される。ＲＯＭ８４は制御プログラムを記憶するメモリであり、ＲＡＭ８５はプログラム実行時に一時的に使用するメモリである。入力部８６は操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｖを入力し、出力部８８は駆動回路８１を介してモータ１９Ａを駆動するためのＰＷＭ制御のためのパルスを出力する。タイマーＴ１１は駆動回路８１のＰＷＭ制御をするための周期を決めるためのタイム計測用のカウンタであり、タイマーＴ１２は駆動回路８１のＰＷＭ制御をするためのパルス幅を決めるためのタイム計測用のカウンタである。
【００５３】
マイクロコンピュータ９０はＣＰＵ９３、ＲＯＭ９４、ＲＡＭ９５、入力部９６、出力部９８、タイマーＴ１３，Ｔ１４より構成される。ＲＯＭ９４は制御プログラムを記憶するメモリであり、ＲＡＭ９５はプログラム実行時に一時的に使用するメモリである。入力部９６は操舵トルク信号Ｔと車速信号Ｖを入力し、出力部９８は駆動回路８２を介してモータ１９Ｂを駆動するためのＰＷＭ制御のためのパルスを出力する。タイマーＴ１３は駆動回路８２のＰＷＭ制御をするための周期を決めるためのタイム計測用のカウンタであり、タイマーＴ１４は駆動回路８２のＰＷＭ制御をするためのパルス幅を決めるためのタイム計測用のカウンタである。
【００５４】
図７に示すＰＷＭ制御のパルスの周期を決めるタイマーＴ１１とタイマーＴ１３の設定は同一の値ではなく、互いに異なるように設定する。例えば、タイマーＴ１１はＰＷＭ周波数が１８ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ１３はＰＷＭ周波数が２０ｋＨｚになるように設定する。
【００５５】
具体的には、ＰＷＭ制御信号の制御周波数を同一にしないことで、ＰＷＭスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００５６】
タイマーＴ１１とタイマーＴ１３を予め上記のように設定しておくと、図８の（１ｂ），（２ｂ）に示す信号７６ｂ，７７ｂと同様の信号が生じる。従って、タイマーＴ１２とタイマーＴ１４の設定がなされパルス幅が決定し、２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路８１でのスイッチングノイズとモータ１９Ａでの磁歪音、駆動回路８２でのスイッチングノイズとモータ１９Ｂでの磁歪音が生じる。ＰＷＭ制御の周波数、すなわち、タイマーＴ１１とタイマーＴ１３に関して前述した関係を与えたため、信号７６の波形と信号７７の波形のように、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００５７】
次に、前述の図４および図５と、図６および図７を参照して第２の実施形態の特徴的構成を説明する。まず、ブラシレスモータの場合を説明する。図６は、ＥＣＵが１つで駆動回路が２つの場合での制御装置のマイクロコンピュータの構成を示し、図７は、ＥＣＵが２つで駆動回路が２つの場合の制御装置のマイクロコンピュータの構成を示す。第２の実施形態では、マイクロコンピュータの構成は第１の実施形態と同様である。
【００５８】
図６に示すＰＷＭ制御のパルスの周期を決めるタイマーＴ１とタイマーＴ３の設定は同一の値にし、タイマーＴ１あるいはタイマーＴ３にオフセットを与えて設定する。例えば、タイマーＴ１は基準三角波の周波数が２０ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ３は基準三角波の周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ３にオフセットを与える。
【００５９】
具体的には、基準三角波の周波数を同一にし位相を変えることで、スイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００６０】
タイマーＴ１とタイマーＴ３を予め上記のように設定しておくと、図９の（１ａ），（２ａ）に示す基準三角波１００ａ，１０１ａが生じる。図９の（１ａ），（２ａ）において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。それらの基準三角波１００ａ，１０１ａと電圧指令である正弦波データをコンパレータで比較することにより、スイッチング信号が作り出される。それらのスイッチング信号により２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路７１でのスイッチングノイズとモータ１９Ａでの磁歪音、駆動回路７２でのスイッチングノイズとモータ１９Ｂでの磁歪音が生じる。基準三角波の周波数、すなわち、タイマーＴ１とタイマーＴ３に関して前述した関係を与えたため、基準三角波１００ａの波形と基準三角波１０１ａの波形がずれているので、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００６１】
図７において、マイクロコンピュータ８０とマイクロコンピュータ９０で同期をとり、ＰＷＭ制御のパルスを形成するための基準三角波の周期を決めるタイマーＴ１１とタイマーＴ１３の設定は同一の値にし、タイマーＴ１１あるいはタイマーＴ１３にオフセットを与えて設定する。例えば、タイマーＴ１１は基準三角波の周波数が２０ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ１３は基準三角波の周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ１３にオフセットを与える。
【００６２】
具体的には、基準三角波の周波数を同一にし位相を変えることで、スイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００６３】
タイマーＴ１１とタイマーＴ１３を予め上記のように設定しておくと、図９の（１ａ），（２ａ）に示す基準三角波１００ａ，１０１ａと同様の基準三角波が生じる。それらの基準三角波１００ａ，１０１ａと電圧指令である正弦波データをコンパレータで比較することにより、スイッチング信号が作り出される。それらのスイッチング信号により２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路８１でのスイッチングノイズとモータ１９Ａでの磁歪音、駆動回路８２でのスイッチングノイズとモータ１９Ｂでの磁歪音が生じる。基準三角波の周波数、すなわち、タイマーＴ１１とタイマーＴ１３に関して前述した関係を与えたため、基準三角波１００ａの波形と基準三角波１０１ａの波形がずれているので、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００６４】
次にモータ１９Ａ，１９Ｂがブラシ付きモータであり、制御装置がブラシ付きモータ用のものである場合について説明する。この場合、制御装置内の駆動回路やマイクロコンピュータ等は、ブラシ付きモータ用であるが、その構成は類似したものであるのでブラシレスモータの場合で用いた図６と図７を用いて説明する。
【００６５】
図６に示すＰＷＭ制御のパルスの周期を決めるタイマーＴ１とタイマーＴ３の設定は同一の値にし、タイマーＴ１あるいはタイマーＴ３にオフセットを与えて設定する。例えば、タイマーＴ１はＰＷＭ周波数が２０ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ２はＰＷＭ周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ２にオフセットを与える。
【００６６】
具体的には、ＰＷＭ制御信号の周波数を同一にし位相を変えることで、ＰＷＭスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００６７】
タイマーＴ１とタイマーＴ３を予め上記のように設定しておくと、図９の（１ｂ），（２ｂ）に示す信号１００ｂ，１０１ｂが生じる。図９の（１ｂ），（２ｂ）において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。従って、タイマーＴ２とタイマーＴ４の設定がなされパルス幅が決定し、２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路７１でのスイッチングノイズとモータ１９Ａでの磁歪音、駆動回路７２でのスイッチングノイズとモータ１９Ｂでの磁歪音が生じる。ＰＷＭ制御の周波数、すなわち、タイマーＴ１とタイマーＴ３に関して前述した関係を与えたため、信号１００ｂの波形と信号１０１ｂの波形のように、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００６８】
図７において、マイクロコンピュータ８０とマイクロコンピュータ９０で同期をとり、ＰＷＭ制御のパルスの周期を決めるタイマーＴ１１とタイマーＴ１３の設定は同一の値にし、タイマーＴ１１あるいはタイマーＴ１３にオフセットを与えて設定する。例えば、タイマーＴ１１はＰＷＭ周波数が２０ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ１３はＰＷＭ周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ１３にオフセットを与える。
【００６９】
具体的には、ＰＷＭ制御信号の制御周波数を同一にし位相を変えることで、ＰＷＭスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００７０】
タイマーＴ１１とタイマーＴ１３を予め上記のように設定しておくと、図９の（１ｂ），（２ｂ）に示す信号１００ｂ，１０１ｂと同様の信号が生じる。従って、タイマーＴ１２とタイマーＴ１４の設定がなされパルス幅が決定し、２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路８１でのスイッチングノイズとモータ１９Ａでの磁歪音、駆動回路８２でのスイッチングノイズとモータ１９Ｂでの磁歪音が生じる。ＰＷＭ制御の周波数、すなわち、タイマーＴ１１とタイマーＴ１３に関して前述した関係を与えたため、信号１００ｂの波形と信号１０１ｂの波形のように、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００７１】
次に、冗長系を有する操舵装置での制御装置（ＥＣＵ）２２の具体的構成について、図１０を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
【００７２】
操舵トルク検出部２０の検出信号出力端子は両側端子２０ａ，２０ｂと中央端子２０ｃを有する。両側端子２０ａ，２０ｂと中央端子２０ｃの各端子は２つずつ設けられている。操舵トルク検出部２０の両側端子２０ａ，２０ｂと中央端子２０ｃと制御装置２２との間には２経路の電気接続部１４１ａ，１４１ｂが設けられる。この電機接続部はハーネスやコイル接続部を含む部分である。制御装置２２の入力側には、電気接続部１４１ａ，１４１ｂに対応してトルク信号入力部１４２ａ，１４２ｂが設けられている。
【００７３】
制御装置２２の内部には３つのＣＰＵ（１〜３）１４３ａ，１４３ｂ，１４３ｃが備えられる。これらのＣＰＵには、それぞれ２つのタイマーＴ１００ａ，Ｔ１０１ａとＴ１００ｂ，Ｔ１０１ｂとＴ１００ｃ，Ｔ１０１ｃが設けられている。上記の２つのトルク信号入力部１４２ａ，１４２ｂのそれぞれは３つの出力端子を有し、２つのトルク信号入力部１４２ａ，１４２ｂの間で対応する出力端子は同じ信号（ＳＧ１１，ＳＧ１２，ＳＧ１３）を出力する。３つのＣＰＵ１４３ａ〜１４３ｃのそれぞれには、２つのトルク信号入力部１４２ａ，１４２ｂのそれぞれから同じ信号が２経路で入力される。また３つのＣＰＵ１４３ａ〜１４３ｃは任意の組合せで２つずつ結線されており、３つのＣＰＵで多数決が行えるように構成されている。従って、例えば操舵トルク検出部２０からの電機接続部１４１ａ，１４１ｂ等で故障が生じた場合には多数決の判断手法で当該故障に対する判定を行うように構成されている。また上記のＣＰＵ１４３ａ〜１４３ｃによって前述した各種の機能要素がソフト的に実現されている。目標電流決定部は好ましくは２つ形成され、２つの目標電流決定部で上記の２経路からの操舵トルク信号のそれぞれが入力され、各目標電流決定部が目標電流を決定するようになっている。
【００７４】
制御装置２２の後段側には、２つのモータドライブ（駆動）回路（１，２）１４４ａ，１４４ｂと、２つの昇圧回路（１，２）１４５ａ，１４５ｂと、２つのＦ／Ｓリレー（１，２）１４６ａ，１４６ｂと、２つのパワーリレー（１，２）１４７ａ，１４７ｂが設けられている。これらの２つの要素は同一の構成および作用を有している。モータドライブ回路１４４ａはＣＰＵ１４３ａに対応して両者の間には禁止回路（１）１４８ａが接続され、モータドライブ回路１４４ｂはＣＰＵ１４３ｃに対応して両者の間には禁止回路（３）１４８ｃが接続される。これにより、モータ１９の駆動制御について、制御装置２２内で、ＣＰＵ１４３ａと禁止回路１４８ａとモータドライブ回路１４４ａによって第１のモータ駆動回路部（第１経路）が作られ、ＣＰＵ１４３ｃと禁止回路１４８ｂとモータドライブ回路１４４ｂによって第２のモータ駆動回路部（第２経路）が作られる。
【００７５】
ＣＰＵ１４３ｂから出力される信号は禁止回路（２）１４８ｃに与えられ、さらに禁止回路１４８ｃの出力信号は上記禁止回路１４８ｃに与えられる。またＣＰＵ１４３ａから出力される信号によって禁止回路１４８ｂに与えられる。
【００７６】
モータ（Ｍ）１９はブラシ付きモータである。このモータ１９では、一対のブラシが２組（１４９ａ，１４９ｂ）設けられている。上記の第１のモータ駆動回路部（第１経路）のモータドライブ回路１４４ａから出力されるモータ電流Ｉ_Ｍ _１はブラシ１４９ａを通してモータ１９に供給される。上記の第２のモータ駆動回路部（第２経路）のモータドライブ回路１４４ｂから出力されるモータ電流Ｉ_Ｍ２はブラシ１４９ｂを通してモータ１９に供給される。従って、第１と第２のモータ駆動回路に応じて、ブラシ付きモータ１０においても２組のブラシ対が設けられる。また上記モータ電流Ｉ_Ｍ１，Ｉ_Ｍ２のそれぞれを供給するできるように、モータハーネス等の電気接続部は２経路で形成されている。
【００７７】
バッテリ１５０は制御装置２２に電力を供給するものである。バッテリ１５０からの給電経路は２つの経路１５１ａ，１５１ｂが形成される。第１の給電経路１５１ａでは、第１の通電路としてはパワーリレー１４７ａおよび昇圧回路１４５ａを経由して、第２の通電路としては直接に、第３の通電路としてはパワーリレー１４７ａを経由して、それぞれ、モータドライブ回路１４４ａに電力が供給される。また第２の給電経路１５１ｂでも同様に、第１の通電路としてはパワーリレー１４７ｂおよび昇圧回路１４５ｂを経由して、第２の通電路としては直接に、第３の通電路としてはパワーリレー１４７ｂを経由して、それぞれ、モータドライブ回路１４４ｂに電力が供給される。
【００７８】
モータドライブ回路１４４ａから出力されたモータ電流Ｉ_Ｍ１は電流センサ１５２ａで検出され、ＣＰＵ１４３ａ〜１４３ｃのそれぞれにフィードバックされる。またモータドライブ回路１４４ｂから出力されたモータ電流Ｉ_Ｍ２は電流センサ１５２ｂで検出され、ＣＰＵ１４３ａ〜１４３ｃのそれぞれにフィードバックされる。
【００７９】
上記の第３実施形態に係る制御装置２２の構成では、操舵トルク検出部２０から制御装置２２への電気接続部、モータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂを含むモータ駆動回路部、バッテリ１５０からモータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂへの電力供給路、モータ１９のブラシ対（１４９ａ，１４９ｂ）のそれぞれを並列的な接続関係に基づいて２経路（二重）にしたため、いずれかの箇所で故障が起きたとしても残りの経路で電動パワーステアリング装置を作動させることができ、冗長系を備えることにより電動パワーステアリング装置のシステムダウンを防ぐことができる。
【００８０】
通常、並列に接続関係で設けられた２経路のモータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂはいずれか一方を動作状態にモータ駆動制御を行い、故障が生じたときに他方のモータドライブ回路を動作させるようにする。また２経路のモータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂを同時に動作させて両方でモータ駆動制御を行い、一方で故障が生じたときには、残りのモータドライブ回路でモータ駆動制御を行うように構成することもできる。前述した禁止回路１４８ａ，１４８ｂ，１４８ｃは、制御装置２２の内部において、モータ駆動制御に使用する回路系統を選択するための手段である。
【００８１】
図１０において、タイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃは駆動回路のＰＷＭ制御をするための周期を決めるためのタイム計測用のカウンタであり、タイマーＴ１０１ａ，Ｔ１０１ｂ，Ｔ１０１ｃは駆動回路のＰＷＭ制御をするためのパルス幅を決めるためのタイム計測用のカウンタである。
【００８２】
図１０に示すＰＷＭ制御のパルスの周期を決めるタイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃの設定はそれぞれ同一の値ではなく、互いに異なるように設定する。例えば、タイマーＴ１００ａはＰＷＭ周波数が１８ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ１００ｂはＰＷＭ周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ１００ｃはＰＷＭ周波数が２２ｋＨｚになるように設定する。
【００８３】
具体的には、ＰＷＭ制御信号の制御周波数を同一にしないことで、ＰＷＭスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００８４】
タイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃを予め上記のように設定しておくと、図１１の（１），（２），（３）に示す信号２００ａ，２００ｂ，２００ｃが生じる。図１１の（１），（２），（３）において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。従って、タイマーＴ１０１ａ，Ｔ１０１ｂ，Ｔ１０１ｃの設定がなされパルス幅が決定し、２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路１４４ａでのスイッチングノイズとモータでの磁歪音、駆動回路１４４ｂでのスイッチングノイズとモータでの磁歪音が生じる。ＰＷＭ制御の周波数、すなわち、タイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃに関して前述した関係を与えたため、信号２００ａの波形と信号２００ｂの波形と信号２００ｃのように、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００８５】
また、図１０に示すＰＷＭ制御のパルスの周期を決めるタイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃの設定は同一の値にし、タイマーＴ１００ｂとタイマーＴ１００ｃに異なる値のオフセットを与えて設定する。例えば、タイマーＴ１００ａはＰＷＭ周波数が２０ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ１００ｂはＰＷＭ周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ００ｂにオフセットを与える。また、タイマーＴ１００ｃはＰＷＭ周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ１００ｃにタイマーＴ１００ｂとは異なるオフセットを与える。
【００８６】
具体的には、ＰＷＭ制御信号の周波数を同一にし位相を変えることで、ＰＷＭスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００８７】
タイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃを予め上記のように設定しておくと、図１２の（１），（２），（３）に示す信号３００ａ，３００ｂ，３００ｃが生じる。図１２の（１），（２），（３）において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。従って、タイマーＴ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの設定がなされパルス幅が決定し、２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路でのスイッチングノイズとモータでの磁歪音、駆動回路でのスイッチングノイズとモータでの磁歪音が生じる。ＰＷＭ制御の周波数、すなわち、タイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃに関して前述した関係を与えたため、信号３００ａの波形と信号３００ｂの波形と信号３００ｃの波形のように、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００８８】
次に図１３を参照して、本発明の第４実施形態に係る制御装置２２の具体的構成を説明する。図１３において、図１０で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。そこで図示されたブラシレスモータ１９はステータコイルとして２つの三相用の巻線（１９ｘ−１，１９ｙ−１，１９ｚ−１），（１９ｘ−２，１９ｙ−２，１９ｚ−２）を備えている。第１経路のモータドライブ回路１４４ａから出力される三相のモータ電流は巻線１９ｘ−１，１９ｙ−１，１９ｚ−１に供給され、他方、第２経路のモータドライブ回路１４４ｂから出力される三相のモータ電流は巻線１９ｘ−２，１９ｙ−２，１９ｚ−２に供給される。２つのモータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂのそれぞれからブラシレスモータ１９へのモータ電流の供給は同時に行われる。
【００８９】
上記のブラシレスモータ１９に対して、制御装置２２におけるモータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂは三相交流発生用の回路として構成されている。従ってモータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂは三相交流出力用の３つの出力端子を有する。第１のモータ駆動回路部（第１経路）であるモータドライブ回路１４４ａの３つの出力端子の任意の２つの組合せに基づき、ブラシレスモータ１９における巻線（１９ｘ−１，１９ｙ−１），（１９ｙ−１，１９ｚ−１），（１９ｚ−１，１９ｘ−１）と巻線（１９ｘ−２，１９ｙ−２），（１９ｙ−２，１９ｚ−２），（１９ｚ−２，１９ｘ−２）の通電ルートにモータ電流が供給される。同様にして第２のモータ駆動回路部（第２経路）であるモータドライブ回路４４ｂの３つの出力端子の任意の２つの組合せに基づき、ブラシレスモータ１９における巻線（１９ｘ−１，１９ｙ−１），（１９ｙ−１，１９ｚ−１），（１９ｚ−１，１９ｘ−１）と巻線（１９ｘ−２，１９ｙ−２），（１９ｙ−２，１９ｚ−２），（１９ｚ−２，１９ｘ−２）の通電ルートにモータ電流が供給される。モータドライブ回路１４４ａとモータドライブ回路１４４ｂの各動作の選択については、第３実施形態で説明した通り、適宜に設定される。
【００９０】
上記のブラシレスモータ１９および三相交流出力用のモータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂの変更に応じて、モータ電流を検出する電流センサ（５２ａ−１〜５２ａ−３，５２ｂ−１〜５２ｂ−３）およびＦ／Ｓリレー（４６ａ−１〜４６ａ−３，４６ｂ−１〜４６ｂ−３）も３つずつ設けられることになる。
【００９１】
上記の第４実施形態に係る制御装置２２の構成では、アシストモータがブラシレスモータ１９である場合において、操舵トルク検出部２０から制御装置２２への電気接続部、三相のモータ電流出力用のモータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂを含むモータ駆動回路部、バッテリ１５０からモータドライブ回路１４４ａ，１４４ｂへの電力供給路のそれぞれを並列的な接続関係に基づいて２経路（二重）にしたため、いずれかの箇所で故障が起きたとしても残りの経路で電動パワーステアリング装置を作動させることができ、冗長系を備えることにより電動パワーステアリング装置のシステムダウンを防ぐことができる。
【００９２】
図１３に示すＰＷＭ制御のパルスを形成するための基準三角波の周期を決めるタイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃの設定はそれぞれ同一の値ではなく、互いに異なるように設定する。例えば、タイマーＴ１００ａは基準三角波の周波数が１８ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ１００ｂは基準三角波の周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ１００ｃは基準三角波の周波数が２２ｋＨｚになるように設定する。
【００９３】
具体的には、基準三角波の周波数を同一にしないことで、スイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００９４】
タイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃを予め上記のように設定しておくと、図１４の（１），（２），（３）に示す基準三角波４００ａ，４００ｂ，４００ｃが生じる。それらの基準三角波４００ａ，４００ｂ，４００ｃと電圧指令である正弦波データをコンパレータで比較することによりスイッチング信号が作り出される。それらのスイッチング信号により２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路１４４ａでのスイッチングノイズとモータでの磁歪音、駆動回路１４４ｂでのスイッチングノイズとモータでの磁歪音が生じる。基準三角波の周波数、すなわち、タイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃに関して前述した関係を与えたため、基準三角波４００ａの波形と基準三角波４００ｂの波形と基準三角波４００ｃのように、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００９５】
また、図１３に示すＰＷＭ制御のパルスを形成するための基準三角波の周期を決めるタイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃの設定は同一の値にし、タイマーＴ１００ｂとタイマーＴ１００ｃに異なる値のオフセットを与えて設定する。例えば、タイマーＴ１００ａは基準三角波の周波数が２０ＫＨｚになるように設定し、タイマーＴ１００ｂは基準三角波の周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ１００ｂにオフセットを与える。また、タイマーＴ１００ｃは基準三角波の周波数が２０ｋＨｚになるように設定し、タイマーＴ１００ｃにタイマーＴ１００ｂとは異なるオフセットを与える。
【００９６】
具体的には、基準三角波の周波数を同一にし位相を変えることで、スイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように設定されればよい。
【００９７】
タイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃを予め上記のように設定しておくと、設定されたデータによって決められた周期の三角波を発生させることができ、図１５の（１），（２），（３）に示す基準三角波５００ａ，５００ｂ，５００ｃと同様の信号が生じる。それらの基準三角波５００ａ，５００ｂ，５００ｃと電圧指令である正弦波データをコンパレータで比較することによりスイッチング信号が作り出される。それらのスイッチング信号により２つの駆動回路のスイッチング素子が作動するとき、駆動回路でのスイッチングノイズとモータでの磁歪音、駆動回路でのスイッチングノイズとモータでの磁歪音が生じる。基準三角波の周波数、すなわち、タイマーＴ１００ａ，Ｔ１００ｂ，Ｔ１００ｃに関して前述した関係を与えたため、基準三角波５００ａの波形と基準三角波５００ｂの波形と基準三角波５００ｃの波形がずれているので、スイッチングのタイミングが同一タイミングとなっていない。このため、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。この結果、スイッチングノイズと磁歪音を低減することができる。
【００９８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、操舵輪を操舵する方向に力を発生させる少なくとも１つのモータを有する操舵装置において、操舵装置はモータをＰＷＭ制御する２つの駆動回路を有しており、駆動回路中のスイッチング素子をスイッチングする制御周波数を２つの駆動回路で互いに異ならせるため、２つの駆動回路におけるスイッチング素子のスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように工夫してあるので、これにより、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。
【００９９】
また、操舵装置はモータをＰＷＭ制御する２つの駆動回路を有しており、駆動回路中のスイッチング素子をスイッチングするパルス信号の位相を前記２つの駆動回路で互いに異ならせるため、２つの駆動回路におけるスイッチング素子のスイッチングタイミングが同一タイミングでスイッチしないように工夫してあるので、これにより、スイッチングにより発生するノイズレベルのピークを抑え分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２モータ形式の電動パワーステアリング装置の基本的構成（２モータのうち１つだけを示す）を模式的に示した構成図である。
【図２】図１中に示したギヤボックスの内部構造を示す縦断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】２つのモータおよびギヤボックスを備えたラック軸の実際の装置の外観レイアウトを示す外観斜視図である。
【図５】２つのモータおよびギヤボックスを備えたラック軸の実際の装置の外観レイアウトを示す外観斜視図である。
【図６】マイクロコンピュータのブロック構成図である。
【図７】マイクロコンピュータのブロック構成図である。
【図８】基準三角波とＰＷＭ信号を示す図である。
【図９】基準三角波とＰＷＭ信号を示す図である。
【図１０】操舵装置の制御装置を示す構成図である。
【図１１】基準三角波とＰＷＭ信号を示す図である。
【図１２】基準三角波とＰＷＭ信号を示す図である。
【図１３】操舵装置の制御装置を示す構成図である。
【図１４】基準三角波を示す図である。
【図１５】基準三角波を示す図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　　電動パワーステアリング装置
１１　　　　　　　ステアリングホイール
１２　　　　　　　ステアリング軸
１２ａ　　　　　　ピニオン軸
１３　　　　　　　ピニオンギヤ
１４　　　　　　　ラック軸
１４ａ，１４ｂ　　ラックギヤ
１５　　　　　　　ラック・ピニオン機構
１９Ａ，１９Ｂ　　モータ
２２　　　　　　　制御装置
２４Ａ，２４Ｂ　　ギヤボックス
１１３　　　　　　ピニオンギヤ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a steering device, and more particularly, to a steering device provided with at least one motor in a steering system and two drive circuits for driving the motors.
[0002]
[Prior art]
Examples of the steering device include an electric power steering device and a steer-by-wire system. For example, an electric power steering device is a support device that assists a steering force by linking a motor when a driver operates a steering wheel (steering wheel) while driving an automobile. In the electric power steering device, motor control is performed by using a steering torque signal from a steering torque detection unit that detects a steering torque generated on a steering shaft by a driver's steering operation, and a vehicle speed signal from a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed. The driving of the assisting motor that outputs the assisting steering force based on the control operation of the unit (ECU) is controlled to reduce the manual steering force of the driver. In the control operation of the motor control unit, a target current value of a motor current to be supplied to the motor is set based on the steering torque signal and the vehicle speed signal, and a signal (a target current signal) relating to the target current value is actually transmitted to the motor. A difference from a motor current signal fed back from a motor current detection unit for detecting a flowing motor current is obtained, and a proportional / integral compensation process (PI control) is performed on the difference signal to generate a signal for driving control of the motor. Let me.
[0003]
Conventionally, electric power steering devices have been mainly developed for small vehicles. In recent years, however, it has become particularly necessary to equip large vehicles (such as 2000cc class or more passenger vehicles) with a view to saving fuel consumption and expanding the vehicle control range. Has arisen. When the electric power steering device is applied to a large vehicle, the weight of the vehicle is large, so that a configuration using one motor requires a large motor that outputs a large assisting force. For this reason, the size of the motor becomes large, the mounting layout (mounting ability) on an actual vehicle is deteriorated, and a large motor other than a standard product and a dedicated motor control drive unit are required, thereby increasing the manufacturing cost. Become. Therefore, conventionally, a configuration using two assisting motors has been proposed as a configuration suitable for the electric power steering device for a large vehicle as described above (for example, see Patent Documents 1 to 3).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-T-2001-525292
[Patent Document 2]
JP 2001-260908 A
[Patent Document 3]
JP 2001-151125 A
[0005]
Further, as described above, the electric power steering apparatus includes an electronic drive including a sensor system such as a steering torque detecting unit, an ECU including a CPU and a drive circuit system, and a current supply system for supplying a motor current from the ECU to a support motor. It has a control system.
[0006]
Further, in the conventional electric power steering device, when a failure occurs in the ECU and an electronic drive control system for driving a motor provided in a portion related thereto, a failure display is performed on a driver's seat display panel or the like based on fail-safe control. In addition to turning on the warning light, when the steering force assist control cannot be completely performed, the steering system is returned to the configuration of the steering system by a normal manual operation.
[0007]
In recent years, it has been desired that the operation state of the electric power steering device is continuously maintained even when the above-described failure occurs, and the driver can assist the driver with the manual steering force. Therefore, even if a failure occurs in the electronic drive control system or the like of the motor control device, a steering device having a redundant system including two drive circuits so that the assist of the manual steering force can be continued without interruption is also conceivable. .
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The following problems are raised in an electric power steering device including two drive circuits, such as a steering device using two motors or a steering device having a redundant system.
[0009]
Although PWM (pulse width modulation) control by a FET of a drive circuit is generally used for motor driving, switching noise and magnetostriction sound are generated by switching in a large current and high speed switching in the PWM control. Therefore, the commerciality of the vehicle equipped with the electric power steering device is reduced.
[0010]
Therefore, in the case of an electric power steering apparatus including two drive circuits for driving the motor, each of the two drive circuits gives switching noise and magnetostriction sound in PWM control. It becomes even more noticeable.
[0011]
The above problem is a problem that generally occurs in a steering device having two drive circuits. The above problem is a problem that occurs in both the brushless motor and the brushed motor.
[0012]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a steering device such as an electric power steering device including two drive circuits that reduces switching noise and magnetostrictive noise generated when a large current and high speed switching motor is driven. An object of the present invention is to provide a steering device that reduces the number of steering devices.
[0013]
Means and action for solving the problem
The steering device according to the present invention is configured as follows to achieve the above object.
[0014]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a steering apparatus having at least one motor for generating a force in a direction in which a steered wheel is steered, wherein the steering apparatus includes two drives for performing PWM control of the motor. The circuit is characterized in that the control frequencies for switching the switching elements in the drive circuits are different from each other in the two drive circuits.
[0015]
According to the steering device described above, in the steering device having at least one motor that generates a force in the direction in which the steered wheels are steered, the steering device has two drive circuits that perform PWM control on the motors. In order to make the control frequencies for switching the switching elements of the two drive circuits different from each other, it is devised that the PWM switching timings of the switching elements in the two drive circuits are not switched at the same timing. Noise level peaks can be suppressed and dispersed.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a steering apparatus having at least one motor for generating a force in a direction in which a steered wheel is steered, wherein the steering apparatus includes two drives for performing PWM control of the motor. A circuit is provided, and a phase of a pulse signal for switching a switching element in the drive circuit is different between the two drive circuits.
[0017]
According to the second steering device, in a steering device having at least one motor that generates a force in a direction to steer a steered wheel, the steering device has two drive circuits that perform PWM control on the motor, and In order to make the phases of the pulse signals for switching the switching elements different from each other between the two drive circuits, the PWM switching timings of the switching elements in the two drive circuits are devised so as not to be switched at the same timing. Noise level peaks generated by switching can be suppressed and dispersed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0019]
Note that the configurations, shapes, sizes, and arrangements described in the following embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented, and the numerical values and the compositions (materials) of the components Is merely an example. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be modified in various forms without departing from the scope of the technical idea described in the claims.
[0020]
A representative configuration of an electric power steering device as an example of a steering device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a view conceptually showing basic components (only one of the two motors is shown) of a two-motor type electric power steering apparatus. FIGS. 2 and 3 show the inside of a gear box. FIG. 4 and FIG. 5 are cross-sectional views showing an example of the structure, and FIG. 4 and FIG. 5 are views showing the appearance layout of an actual device of a rack shaft having two motors and a gear box.
[0021]
The electric power steering device 10 is mounted on, for example, a passenger vehicle. The electric power steering device 10 is configured to apply auxiliary steering torque to a steering shaft 12 and the like connected to a steering wheel 11. An upper end of the steering shaft 12 is connected to the steering wheel 11, and a pinion gear (or pinion) 13 is attached to a lower end. Here, a portion of the lower end of the steering shaft 12 to which the pinion gear 13 is attached is referred to as a pinion shaft 12a. Actually, the upper steering shaft 12 and the lower pinion shaft 12a are connected by a universal joint (not shown). A rack shaft 14 provided with a rack gear 14a that meshes with the pinion gear 13 is disposed. A rack and pinion mechanism 15 is formed by the pinion gear 13 and the rack gear 14a.
[0022]
A rack and pinion mechanism 15 formed between the pinion shaft 12 and the rack shaft 14 is housed in a first gear box 24A. The appearance of the gear box 24A is shown in FIG.
[0023]
Tie rods 16 are provided at both ends of the rack shaft 14, and a front wheel 17 is attached to an outer end of each tie rod 16. The front wheels 17 function as steered wheels of the vehicle.
[0024]
The pinion shaft 12 is further provided with a motor 19A such as a brushless motor via a power transmission mechanism 18. The power transmission mechanism 18 includes a worm gear provided on an output shaft (worm shaft) 19A-1 of the motor 19, and a worm wheel fixed to the pinion shaft 12a. The specific configuration of the power transmission mechanism 18 will be described later. The power transmission mechanism 18 is incorporated in the gear box 24A.
[0025]
As shown in FIG. 1, a steering torque detector 20 is provided on the steering shaft 12. The steering torque detector 20 detects a steering torque applied to the steering shaft 12 when the steering torque generated by the driver operating the steering wheel 11 is applied to the steering shaft 12. The steering torque detector 20 is also incorporated in the gear box 24A. Reference numeral 21 denotes a vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed of the vehicle, and reference numeral 22 denotes a control device (ECU) configured by a computer system using a microcomputer or the like. The control device 22 takes in the steering torque signal T output from the steering torque detection unit 20 and the vehicle speed signal V output from the vehicle speed detection unit 21, etc., and controls the motor 19A and the like based on information related to the steering torque and the vehicle speed. A drive control signal SG1 for controlling the rotation operation is output. The motor 19A and the like are provided with a motor rotation angle detector 23. A signal SG2 related to the rotation angle (electrical angle) of the motor rotation angle detection unit 23 is input to the control device 22.
[0026]
In the electric power steering apparatus according to the present embodiment, another motor (19B in FIG. 4, etc.) having the same performance as the motor 19A is attached, and is configured as a two-motor type. Another motor 19B is shown in FIGS. The motor 19B has the same configuration as the motor 19A, and is controlled by the control device 22.
[0027]
The internal structure of the gear box 24A, the power transmission mechanism 18, and the like will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3 as an example of a specific device. FIG. 2 is a side view in which a part of the motor 19A is sectioned along the axis of the pinion shaft 12a when viewed from the left side in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG.
[0028]
In FIG. 2, a pinion shaft 12a is rotatably supported by two bearing portions 41 and 42 in a housing 24a forming the gear box 24A. A rack and pinion mechanism 15 and a power transmission mechanism (reduction gear) 18 are housed inside the housing 24a, and a steering torque detector 20 is additionally provided at an upper portion. The upper opening of the housing 24a is closed by a lid 43, and the lid 43 is fixed by bolts 44. The pinion gear 13 provided at the lower end of the pinion shaft 12a is located between the bearings 41 and 42. The rack shaft 14 is guided by a rack guide 45 and pressed against the pinion gear 13 by a contact member 47 urged by a compressed spring 46. The power transmission mechanism 18 is formed by a worm gear 49 fixed to a transmission shaft (worm shaft) 48 coupled to an output shaft 19A-1 of the motor 19A, and a worm wheel 50 fixed to the pinion shaft 12a. The steering torque detection unit 20 includes a steering torque detection sensor 20a disposed around the pinion shaft 12a, and an electronic circuit unit 20b that electrically processes a detection signal output from the steering torque detection sensor 20a. ing. The steering torque detection sensor 20a is attached to the lid 43.
[0029]
FIG. 3 shows a specific configuration inside the motor 19A and the control device 22. The motor 19A includes a rotor 52 composed of a permanent magnet fixed to a rotation shaft 51, and a stator 54 arranged around the rotor 52. The stator 54 includes a stator winding 53. The rotating shaft 51 is rotatably supported by the two bearing portions 55 and 56. The tip of the rotating shaft 51 is the output shaft 19a of the motor 19A (corresponding to the output shaft 19A-1 in FIG. 1). The output shaft 19a of the motor 19A is connected to a transmission shaft 48 via a torque limiter 57 so that rotational power is transmitted. As described above, the worm gear 49 is fixed to the transmission shaft 48, and the worm wheel 50 that meshes with the worm gear 49 is disposed. At the rear end of the rotating shaft 51, the above-described motor rotation angle detection unit (position detection unit) 23 that detects the rotation angle (rotation position) of the rotor 52 of the motor 19A is provided. The motor rotation angle detection unit 23 includes a rotor 23a fixed to the rotation shaft 51, and a detection element 23b that detects the rotation angle of the rotor 23a using a magnetic effect. For example, a resolver is used for the motor rotation angle detection unit 23. The stator winding 53 of the stator 54 is supplied with a motor current that is a three-phase alternating current. The components of the motor 19A described above are arranged inside the motor case 58.
[0030]
The control device 22 includes an electronic circuit formed by mounting electronic circuit elements on a circuit board 62 inside a control box 61 mounted outside the motor case 58 of the motor 19A, and a one-chip circuit provided outside the control box 61. It is composed of an ECU consisting of a microcomputer and its peripheral circuits. The electronic circuit elements include a pre-drive circuit, an FET bridge circuit, an inverter circuit, and the like. A motor current (drive control signal SG1) is supplied from the control device 22 to the stator winding 53 of the motor 19A. The rotation angle signal SG2 detected by the motor rotation angle detection unit 23 is input to the control device 22.
[0031]
Based on the above mechanical configuration, the motor 19 </ b> A outputs a rotational force (torque) that assists the steering torque, and transmits the rotational force to the pinion shaft 12 a, that is, the steering shaft 12 via the power transmission mechanism 18. give.
[0032]
As shown in FIGS. 4 and 5, the rack shaft 14 is provided with a second gear box 24B in addition to the first gear box 24A. Like the first gear box 24A, the gear box 24B includes a rack gear formed on the rack shaft 14, a pinion gear that meshes with the rack gear, and a pinion shaft to which the pinion gear is fixed and rotatably supported. Have been. Another motor 19B is attached to the second gear box 24B via a power transmission mechanism 18. The motor 19B has exactly the same structure and performance as the motor 19A. As described above, the output shaft of the motor 19B has a transmission shaft (worm shaft). The transmission shaft is provided with a worm gear, while the pinion shaft is fixed with a worm wheel that meshes with the worm gear. The configuration of the power transmission mechanism 18 described above is as described above. The configuration of the gear box 24B is basically the same as that of the gear box 24A. When the motor 19B is driven, a driving force is transmitted to the rack shaft 14 via an output shaft, a worm gear, a worm wheel, a pinion shaft, a pinion gear, and a rack gear.
[0033]
As described above, the electric power steering device 10 according to the present embodiment includes two motors 19A and 19B having the same performance as assisting motors, and is configured to assist the manual steering force.
[0034]
In the above description, the electric power steering device 10 is different from the device configuration of a normal steering system in FIG. 4 in that a steering torque detecting unit 20, a vehicle speed detecting unit 21, a control device 22 including one ECU, first and second 2 It is configured by attaching two gear boxes 24A, 24B, two motors 19A, 19B, and two power transmission mechanisms 18. In FIG. 5, the control devices 22A and 22B each having one ECU for each of the steering torque detection unit 20, the vehicle speed detection unit 21, and the motors 19A and 19B are different from the normal steering system device configuration. It is configured by attaching two gear boxes 24A, 24B, two motors 19A, 19B, and two power transmission mechanisms 18.
[0035]
In the above configuration, when the driver operates the steering wheel 11 to perform steering in the traveling direction during traveling of the automobile, the rotational force based on the steering torque applied to the steering shaft 12 is reduced by the lower pinion shaft 12a and the rack. It is converted into linear motion in the axial direction of the rack shaft 14 via the pinion mechanism 15, and further attempts to change (steer) the running direction of the front wheel 17 via the tie rod 16. At this time, at the same time, the steering torque detector 20 attached to the pinion shaft 12a detects a steering torque corresponding to the steering by the driver on the steering wheel 11 and converts it into an electric steering torque signal T. The steering torque signal T is output to the control device 22 or the control devices 22A and 22B. The vehicle speed detector 21 detects the vehicle speed of the vehicle, converts the detected vehicle speed into a vehicle speed signal V, and outputs the vehicle speed signal V to the control device 22 or the control devices 22A and 22B. The control device 22 or the control devices 22A and 22B generate motor currents for driving the two motors 19A and 19B based on the steering torque signal T and the vehicle speed signal V. The motors 19A and 19B driven by the motor current apply auxiliary steering torque to the rack shaft 14 via the power transmission mechanisms 18 and the gear boxes 24A and 24B, respectively. As described above, the driver's steering force applied to the steering wheel 11 is reduced by driving the two motors 19A and 19B.
[0036]
Next, a characteristic configuration of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5 and FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows the configuration of the microcomputer 70 of the control device in the case of one ECU and two drive circuits, and FIG. 7 shows the microcomputer 80 of the control device in the case of two ECUs and two drive circuits. , 90 are shown.
[0037]
As shown in FIGS. 4 and 5, the rack shaft 14 is provided with gear boxes 24A and 24B at two positions on the left and right sides in the axial direction. The gear box 24A is a first gear box connected to a pinion shaft 12a below the steering shaft 12. The gear box 24B is a second gear box for attaching the second motor 19B in the two-motor type electric power steering device 10. Motors 19A, 19B are respectively attached to the gear boxes 24A, 24B via a power transmission mechanism 18. An auxiliary steering torque is provided to the rack shaft 14 having steered wheels (front wheels 17) at both ends by the rotational driving force of two motors 19A and 19B. The motor 19A is driven by a drive circuit 71 shown in FIG. 6, and the motor 19B is driven by a drive circuit 72 shown in FIG.
[0038]
6, a microcomputer 70 includes a CPU 73, a ROM 74, a RAM 75, an input unit 76, an output unit 77, and timers T1, T2, T3, and T4. The ROM 74 is a memory for storing a control program, and the RAM 75 is a memory temporarily used when executing the program. The ROM 74 stores a program for generating a sine wave. The input unit 76 receives the steering torque signal T and the vehicle speed signal V, and the output unit 77 outputs pulses for PWM control for driving the motor via the drive circuits 71 and 72. The timer T1 is a time measurement counter for determining the cycle of a reference triangular wave for forming a pulse for performing PWM control of the drive circuit 71. The timer T3 is a counter for measuring time for determining the cycle of a reference triangular wave for forming a pulse for PWM control of the drive circuit 72.
[0039]
The settings of the timer T1 and the timer T3 for determining the period of the reference triangular wave for forming the pulse of the PWM control shown in FIG. 6 are not the same value but different from each other. For example, the timer T1 is set so that the frequency of the reference triangular wave is 18 kHz, and the timer T3 is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 kHz.
[0040]
Specifically, the switching timing may be set so as not to switch at the same timing by not setting the frequency of the reference triangular wave to be the same.
[0041]
When the timers T1 and T3 are set in advance as described above, a triangular wave having a period determined by the set data can be generated, and the reference triangular wave 76a shown in (1a) and (2a) of FIG. , 77a. In FIGS. 8A and 8B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. By comparing these reference triangular waves 76a and 77a with target sine wave data as a voltage command by a comparator, a switching signal is generated. When the switching elements of the two drive circuits are activated by the switching signals, switching noise in the drive circuit 71 and magnetostrictive sound in the motor, and switching noise in the drive circuit 72 and magnetostrictive sound in the motor are generated. Since the frequency of the reference triangular wave, that is, the relationship described above with respect to the timer T1 and the timer T3 is given, the waveform of the reference triangular wave 76a and the waveform of the reference triangular wave 77a are not the same. For this reason, the peak of the noise level generated by switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0042]
7, the motor 19A is driven by a drive circuit 81, and the motor 19B is driven by a drive circuit 82. This configuration includes a microcomputer 80 and a microcomputer 90. The microcomputer 80 includes a CPU 83, a ROM 84, a RAM 85, an input unit 86, an output unit 88, and timers T11 and T12. The ROM 84 is a memory for storing a control program, and the RAM 85 is a memory temporarily used when executing the program. The ROM 84 stores a program for creating a sine wave. The input unit 86 inputs the steering torque signal T and the vehicle speed signal V, and the output unit 88 outputs a pulse for PWM control for driving the motor 19A via the drive circuit 81. The timer T11 is a counter for measuring time for determining a cycle of a reference triangular wave for forming a pulse for performing PWM control of the drive circuit 81.
[0043]
The microcomputer 90 includes a CPU 93, a ROM 94, a RAM 95, an input unit 96, an output unit 98, and timers T13 and T14. The ROM 94 is a memory for storing a control program, and the RAM 95 is a memory temporarily used when executing the program. The ROM 94 stores a program for creating a sine wave. The input unit 96 inputs the steering torque signal T and the vehicle speed signal V, and the output unit 98 outputs a pulse for PWM control for driving the motor 19B via the drive circuit 82. The timer T13 is a counter for measuring time for determining a cycle of a reference triangular wave for forming a pulse for performing PWM control of the drive circuit 82.
[0044]
The settings of the timer T11 and the timer T13 for determining the period of the reference triangular wave for forming the pulse of the PWM control shown in FIG. 7 are not the same value but different from each other. For example, the timer T11 is set so that the frequency of the reference triangular wave is 18 kHz, and the timer T13 is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 kHz.
[0045]
Specifically, the switching timing may be set so as not to switch at the same timing by not setting the frequency of the reference triangular wave to be the same.
[0046]
If the timers T11 and T13 are set in advance as described above, a triangular wave having a period determined by the set data can be generated, and the reference triangular wave 76a shown in (1a) and (2a) of FIG. , 77a are generated. By comparing the reference triangular waves 76a and 77a with sine wave data as a voltage command by a comparator, a switching signal is generated. When the switching elements of the two drive circuits are activated by the switching signals, switching noise in the drive circuit 81 and magnetostriction noise in the motor 19A, switching noise in the drive circuit 82, and magnetostriction noise in the motor 19B are generated. Since the frequency of the reference triangular wave, that is, the relationship described above with respect to the timer T11 and the timer T13 is given, the waveform of the reference triangular wave 76a and the waveform of the reference triangular wave 77a are not the same, so that the switching timing is not the same. For this reason, the peak of the noise level generated by the switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0047]
Next, a case where the motors 19A and 19B are brush motors and the control device is for a brush motor will be described. In this case, the drive circuit and the microcomputer etc. in the control device are for a motor with a brush, but since the configuration is similar, a description will be given with reference to FIGS. 6 and 7 used in the case of a brushless motor.
[0048]
6, a microcomputer 70 includes a CPU 73, a ROM 74, a RAM 75, an input unit 76, an output unit 77, and timers T1, T2, T3, and T4. The ROM 74 is a memory for storing a control program, and the RAM 75 is a memory temporarily used when executing the program. The input unit 76 receives the steering torque signal T and the vehicle speed signal V, and the output unit 77 outputs pulses for PWM control for driving the motor via the drive circuits 71 and 72. The timer T1 is a time measurement counter for determining a cycle for performing PWM control of the drive circuit 71, and the timer T2 is a time measurement counter for determining a pulse width for performing PWM control of the drive circuit 71. It is. The timer T3 is a time measurement counter for determining a cycle for PWM control of the drive circuit 72, and the timer T4 is a time measurement counter for determining a pulse width for PWM control of the drive circuit 72. is there.
[0049]
The settings of the timer T1 and the timer T3 that determine the pulse period of the PWM control shown in FIG. 6 are not the same value but different from each other. For example, the timer T1 is set so that the PWM frequency becomes 18 kHz, and the timer T3 is set so that the PWM frequency becomes 20 kHz.
[0050]
Specifically, the PWM switching timing may be set so as not to switch at the same timing by not setting the control frequency of the PWM control signal to be the same.
[0051]
When the timers T1 and T3 are set in advance as described above, signals 76b and 77b shown in FIGS. 8A and 8B are generated. In FIGS. 8A and 8B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. Therefore, when the timers T2 and T4 are set and the pulse width is determined, and the switching elements of the two drive circuits operate, the switching noise in the drive circuit 71, the magnetostriction noise in the motor, and the switching noise in the drive circuit 72. And magnetostrictive noise in the motor occurs. Since the above-described relationship is given for the frequency of the PWM control, that is, the timer T1 and the timer T3, the switching timing is not the same as the waveform of the signal 76b and the waveform of the signal 77b. For this reason, the peak of the noise level generated by the switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0052]
7, the motor 19A is driven by a drive circuit 81, and the motor 19B is driven by a drive circuit 82. This configuration includes a microcomputer 80 and a microcomputer 90. The microcomputer 80 includes a CPU 83, a ROM 84, a RAM 85, an input unit 86, an output unit 88, and timers T11 and T12. The ROM 84 is a memory for storing a control program, and the RAM 85 is a memory temporarily used when executing the program. The input unit 86 inputs the steering torque signal T and the vehicle speed signal V, and the output unit 88 outputs a pulse for PWM control for driving the motor 19A via the drive circuit 81. The timer T11 is a time measurement counter for determining a cycle for performing PWM control of the drive circuit 81, and the timer T12 is a time measurement counter for determining a pulse width for performing PWM control of the drive circuit 81. It is.
[0053]
The microcomputer 90 includes a CPU 93, a ROM 94, a RAM 95, an input unit 96, an output unit 98, and timers T13 and T14. The ROM 94 is a memory for storing a control program, and the RAM 95 is a memory temporarily used when executing the program. The input unit 96 inputs the steering torque signal T and the vehicle speed signal V, and the output unit 98 outputs a pulse for PWM control for driving the motor 19B via the drive circuit 82. The timer T13 is a time measurement counter for determining a cycle for performing PWM control of the drive circuit 82, and the timer T14 is a time measurement counter for determining a pulse width for performing PWM control of the drive circuit 82. It is.
[0054]
The settings of the timer T11 and the timer T13 that determine the pulse period of the PWM control shown in FIG. 7 are not the same value but are set to be different from each other. For example, the timer T11 is set so that the PWM frequency is 18 kHz, and the timer T13 is set so that the PWM frequency is 20 kHz.
[0055]
Specifically, the PWM switching timing may be set so as not to switch at the same timing by not setting the control frequency of the PWM control signal to be the same.
[0056]
If the timers T11 and T13 are set in advance as described above, signals similar to the signals 76b and 77b shown in (1b) and (2b) of FIG. 8 are generated. Therefore, when the timers T12 and T14 are set and the pulse width is determined, and the switching elements of the two drive circuits operate, the switching noise in the drive circuit 81, the magnetostrictive sound in the motor 19A, and the switching in the drive circuit 82 Noise and magnetostrictive noise in the motor 19B are generated. Since the above-described relationship is given for the frequency of the PWM control, that is, the timer T11 and the timer T13, the switching timing is not the same as the waveform of the signal 76 and the waveform of the signal 77. For this reason, the peak of the noise level generated by the switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0057]
Next, a characteristic configuration of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5 and FIGS. 6 and 7. First, the case of a brushless motor will be described. FIG. 6 shows the configuration of the microcomputer of the control device in the case of one ECU and two drive circuits, and FIG. 7 shows the configuration of the microcomputer of the control device in the case of two ECUs and two drive circuits. Is shown. In the second embodiment, the configuration of the microcomputer is the same as that of the first embodiment.
[0058]
The settings of the timer T1 and the timer T3 for determining the pulse cycle of the PWM control shown in FIG. 6 are set to the same value, and the timer T1 or the timer T3 is set with an offset. For example, the timer T1 is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 kHz, the timer T3 is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 kHz, and an offset is given to the timer T3.
[0059]
Specifically, the switching timing may be set so as not to switch at the same timing by changing the phase of the reference triangular wave to the same frequency and changing the phase.
[0060]
When the timers T1 and T3 are set in advance as described above, reference triangular waves 100a and 101a shown in (1a) and (2a) of FIG. 9 are generated. In (1a) and (2a) of FIG. 9, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates voltage. By comparing the reference triangular waves 100a and 101a with sine wave data as a voltage command by a comparator, a switching signal is generated. When the switching elements of the two drive circuits are operated by the switching signals, switching noise in the drive circuit 71 and magnetostriction sound in the motor 19A, switching noise in the drive circuit 72 and magnetostriction sound in the motor 19B are generated. Since the frequency of the reference triangular wave, that is, the relationship described above with respect to the timer T1 and the timer T3 is given, the waveform of the reference triangular wave 100a and the waveform of the reference triangular wave 101a are shifted, so that the switching timing is not the same. For this reason, the peak of the noise level generated by switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0061]
In FIG. 7, the microcomputer 80 and the microcomputer 90 are synchronized, and the settings of the timer T11 and the timer T13 for determining the cycle of the reference triangular wave for forming the pulse of the PWM control are set to the same value. Set by giving an offset. For example, the timer T11 is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 kHz, the timer T13 is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 kHz, and an offset is given to the timer T13.
[0062]
Specifically, the switching timing may be set so as not to switch at the same timing by changing the phase of the reference triangular wave to the same frequency and changing the phase.
[0063]
If the timers T11 and T13 are set in advance as described above, reference triangular waves similar to the reference triangular waves 100a and 101a shown in FIGS. 9A and 9B are generated. By comparing the reference triangular waves 100a and 101a with sine wave data as a voltage command by a comparator, a switching signal is generated. When the switching elements of the two drive circuits are activated by the switching signals, switching noise in the drive circuit 81 and magnetostriction noise in the motor 19A, switching noise in the drive circuit 82, and magnetostriction noise in the motor 19B are generated. Since the frequency of the reference triangular wave, that is, the relationship described above with respect to the timer T11 and the timer T13, is given, the waveform of the reference triangular wave 100a and the waveform of the reference triangular wave 101a are shifted, so that the switching timing is not the same. For this reason, the peak of the noise level generated by switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0064]
Next, a case where the motors 19A and 19B are brush motors and the control device is for a brush motor will be described. In this case, the drive circuit and the microcomputer etc. in the control device are for a motor with a brush, but since the configuration is similar, a description will be given with reference to FIGS. 6 and 7 used in the case of a brushless motor.
[0065]
The settings of the timer T1 and the timer T3 for determining the pulse cycle of the PWM control shown in FIG. 6 are set to the same value, and the timer T1 or the timer T3 is set with an offset. For example, the timer T1 is set so that the PWM frequency is 20 kHz, the timer T2 is set so that the PWM frequency is 20 kHz, and an offset is given to the timer T2.
[0066]
Specifically, the PWM switching signal may be set so as not to switch at the same timing by making the frequency of the PWM control signal the same and changing the phase.
[0067]
When the timers T1 and T3 are set in advance as described above, signals 100b and 101b shown in (1b) and (2b) of FIG. 9 are generated. In (1b) and (2b) of FIG. 9, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates voltage. Therefore, when the timers T2 and T4 are set and the pulse width is determined and the switching elements of the two drive circuits operate, the switching noise in the drive circuit 71, the magnetostrictive sound in the motor 19A, and the switching in the drive circuit 72. Noise and magnetostrictive noise in the motor 19B are generated. Since the above-described relationship is given for the frequency of the PWM control, that is, the timer T1 and the timer T3, the switching timing is not the same as the waveform of the signal 100b and the waveform of the signal 101b. For this reason, the peak of the noise level generated by switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0068]
In FIG. 7, the microcomputer 80 and the microcomputer 90 are synchronized with each other, and the settings of the timers T11 and T13 for determining the PWM control pulse period are set to the same value, and the timer T11 or the timer T13 is set with an offset. For example, the timer T11 is set so that the PWM frequency is 20 KHz, the timer T13 is set so that the PWM frequency is 20 kHz, and an offset is given to the timer T13.
[0069]
Specifically, the PWM switching timing may be set so as not to switch at the same timing by making the control frequency of the PWM control signal the same and changing the phase.
[0070]
If the timers T11 and T13 are set in advance as described above, signals similar to the signals 100b and 101b shown in (1b) and (2b) of FIG. 9 are generated. Therefore, when the timers T12 and T14 are set and the pulse width is determined, and the switching elements of the two drive circuits operate, the switching noise in the drive circuit 81, the magnetostrictive sound in the motor 19A, and the switching in the drive circuit 82 Noise and magnetostrictive noise in the motor 19B are generated. Since the above-described relationship is given to the frequency of the PWM control, that is, the timer T11 and the timer T13, the switching timing is not the same as the waveform of the signal 100b and the waveform of the signal 101b. For this reason, the peak of the noise level generated by switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0071]
Next, a specific configuration of a control device (ECU) 22 in a steering device having a redundant system will be described with reference to FIG. 10 according to a third embodiment of the present invention.
[0072]
The detection signal output terminal of the steering torque detector 20 has both terminals 20a and 20b and a center terminal 20c. Each of the two terminals 20a and 20b and two terminals of the center terminal 20c is provided. Two paths of electrical connection parts 141a, 141b are provided between the both terminals 20a, 20b, the center terminal 20c, and the control device 22 of the steering torque detection part 20. This electric connection part is a part including a harness and a coil connection part. On the input side of the control device 22, torque signal input units 142a and 142b are provided corresponding to the electric connection units 141a and 141b.
[0073]
Inside the control device 22, three CPUs (1 to 3) 143a, 143b, and 143c are provided. Each of these CPUs is provided with two timers T100a, T101a and T100b, and T101b and T100c and T101c. Each of the two torque signal input sections 142a and 142b has three output terminals, and the corresponding output terminal between the two torque signal input sections 142a and 142b outputs the same signal (SG11, SG12, SG13). I do. The same signal is input to each of the three CPUs 143a to 143c from each of the two torque signal input units 142a and 142b via two paths. The three CPUs 143a to 143c are connected two by two in an arbitrary combination, and are configured so that a majority decision can be made by the three CPUs. Therefore, for example, when a failure occurs in the electric connector 141a, 141b or the like from the steering torque detector 20, the failure is determined by a majority decision method. The above-described various functional elements are implemented in software by the CPUs 143a to 143c. Preferably, two target current determination units are formed, and the two target current determination units receive the steering torque signals from the two paths, respectively, and each target current determination unit determines the target current. .
[0074]
On the rear side of the control device 22, two motor drive (drive) circuits (1, 2) 144a, 144b, two booster circuits (1, 2) 145a, 145b, and two F / S relays (1, 2) 2) 146a, 146b and two power relays (1, 2) 147a, 147b are provided. These two elements have the same configuration and operation. The motor drive circuit 144a corresponds to the CPU 143a and a prohibition circuit (1) 148a is connected between them, and the motor drive circuit 144b corresponds to the CPU 143c and a prohibition circuit (3) 148c is connected between them. . As a result, regarding the drive control of the motor 19, a first motor drive circuit section (first path) is formed by the CPU 143a, the inhibition circuit 148a, and the motor drive circuit 144a in the control device 22, and the CPU 143c, the inhibition circuit 148b, and the motor A second motor drive circuit section (second path) is formed by the drive circuit 144b.
[0075]
The signal output from the CPU 143b is applied to the inhibition circuit (2) 148c, and the output signal of the inhibition circuit 148c is applied to the inhibition circuit 148c. In addition, a signal output from CPU 143a is provided to inhibition circuit 148b.
[0076]
The motor (M) 19 is a motor with a brush. In this motor 19, two pairs (149a, 149b) of a pair of brushes are provided. The motor current I output from the motor drive circuit 144a of the first motor drive circuit section (first path)_M ₁Is supplied to the motor 19 through the brush 149a. The motor current I output from the motor drive circuit 144b of the second motor drive circuit section (second path)_M2Is supplied to the motor 19 through the brush 149b. Therefore, two brush pairs are provided in the brush motor 10 according to the first and second motor drive circuits. The motor current I_M1, I_M2The electric connection part such as the motor harness is formed in two paths so that each of the above can be supplied.
[0077]
The battery 150 supplies power to the control device 22. Two paths 151a and 151b are formed as a power supply path from the battery 150. In the first power supply path 151a, the first power path is via the power relay 147a and the booster circuit 145a, the second power path is directly via the power relay 147a, and the third power path is via the power relay 147a. Thus, power is supplied to the motor drive circuit 144a. Similarly, also in the second power supply path 151b, the first current path passes through the power relay 147b and the booster circuit 145b, the second current path directly passes through the power relay 147b, and the third current path passes through the power relay 147b. , Power is supplied to the motor drive circuit 144b.
[0078]
Motor current I output from motor drive circuit 144a_M1Is detected by the current sensor 152a and fed back to each of the CPUs 143a to 143c. The motor current I output from the motor drive circuit 144b_M2Is detected by the current sensor 152b and fed back to each of the CPUs 143a to 143c.
[0079]
In the configuration of the control device 22 according to the above-described third embodiment, the electrical connection from the steering torque detection unit 20 to the control device 22, the motor drive circuit unit including the motor drive circuits 144a and 144b, and the battery 150 to the motor drive circuit 144a , 144b, and the brush pair (149a, 149b) of the motor 19 are divided into two paths (duplex) based on a parallel connection relationship. The electric power steering device can be operated on the route of (1), and by providing the redundant system, the system down of the electric power steering device can be prevented.
[0080]
Normally, two-path motor drive circuits 144a and 144b provided in parallel connection relation perform motor drive control with one of them operating, and operate the other motor drive circuit when a failure occurs. . Alternatively, the motor drive circuits 144a and 144b of two paths may be operated at the same time to perform motor drive control for both, and when a failure occurs, motor drive control may be performed for the remaining motor drive circuits. The above-described inhibition circuits 148a, 148b, and 148c are means for selecting a circuit system used for motor drive control inside the control device 22.
[0081]
In FIG. 10, timers T100a, T100b, and T100c are time measurement counters for determining a cycle for performing PWM control of the drive circuit, and timers T101a, T101b, and T101c are pulses for performing PWM control of the drive circuit. This is a time measurement counter for determining the width.
[0082]
The settings of the timers T100a, T100b, and T100c that determine the pulse period of the PWM control shown in FIG. 10 are not the same, but are set to be different from each other. For example, the timer T100a is set so that the PWM frequency is 18 kHz, the timer T100b is set so that the PWM frequency is 20 kHz, and the timer T100c is set so that the PWM frequency is 22 kHz.
[0083]
Specifically, the PWM switching timing may be set so as not to switch at the same timing by not setting the control frequency of the PWM control signal to be the same.
[0084]
When the timers T100a, T100b, and T100c are set in advance as described above, signals 200a, 200b, and 200c shown in (1), (2), and (3) of FIG. 11 are generated. In (1), (2), and (3) of FIG. 11, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents voltage. Accordingly, when the timers T101a, T101b, and T101c are set and the pulse width is determined, and the switching elements of the two drive circuits operate, the switching noise in the drive circuit 144a, the magnetostrictive sound in the motor, and the switching in the drive circuit 144b. Noise and magnetostrictive noise in the motor occur. Since the above-described relationship is given for the frequency of the PWM control, that is, the timers T100a, T100b, and T100c, the switching timing is not the same as the waveform of the signal 200a, the waveform of the signal 200b, and the signal 200c. For this reason, the peak of the noise level generated by switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0085]
The timers T100a, T100b, and T100c that determine the PWM control pulse cycle shown in FIG. 10 are set to the same value, and the timers T100b and T100c are set with different offset values. For example, the timer T100a is set so that the PWM frequency is 20 kHz, the timer T100b is set so that the PWM frequency is 20 kHz, and an offset is given to the timer T00b. Further, the timer T100c is set so that the PWM frequency becomes 20 kHz, and an offset different from that of the timer T100b is given to the timer T100c.
[0086]
Specifically, the PWM switching signal may be set so as not to switch at the same timing by making the frequency of the PWM control signal the same and changing the phase.
[0087]
When the timers T100a, T100b, and T100c are set in advance as described above, signals 300a, 300b, and 300c shown in (1), (2), and (3) of FIG. 12 are generated. In (1), (2), and (3) of FIG. 12, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates voltage. Accordingly, when the timers T101a, 101b, and 101c are set and the pulse width is determined, and the switching elements of the two drive circuits operate, the switching noise in the drive circuit, the magnetostriction noise in the motor, the switching noise in the drive circuit, Magnetostrictive noise occurs in the motor. Since the above-mentioned relationship is given with respect to the frequency of the PWM control, that is, the timers T100a, T100b, and T100c, the switching timing is not the same as the waveform of the signal 300a, the waveform of the signal 300b, and the waveform of the signal 300c. For this reason, the peak of the noise level generated by switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0088]
Next, a specific configuration of a control device 22 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13, elements substantially the same as the elements described in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The illustrated brushless motor 19 has two three-phase windings (19x-1, 19y-1, 19z-1) and (19x-2, 19y-2, 19z-2) as stator coils. . The three-phase motor current output from the first path motor drive circuit 144a is supplied to the windings 19x-1, 19y-1, and 19z-1, and the three-phase motor current output from the second path motor drive circuit 144b. The phase motor current is provided to windings 19x-2, 19y-2, 19z-2. The supply of motor current to the brushless motor 19 from each of the two motor drive circuits 144a and 144b is performed simultaneously.
[0089]
With respect to the brushless motor 19, the motor drive circuits 144a and 144b in the control device 22 are configured as three-phase AC generation circuits. Therefore, the motor drive circuits 144a and 144b have three output terminals for three-phase AC output. The windings (19x-1, 19y-1), (19y) in the brushless motor 19 are based on any two combinations of the three output terminals of the motor drive circuit 144a, which is the first motor drive circuit section (first path). -1, 19z-1), (19z-1, 19x-1) and windings (19x-2, 19y-2), (19y-2, 19z-2), (19z-2, 19x-2). The motor current is supplied to the energization route. Similarly, based on any two combinations of the three output terminals of the motor drive circuit 44b, which is the second motor drive circuit section (second path), the windings (19x-1, 19y-1) of the brushless motor 19 , (19y-1, 19z-1), (19z-1, 19x-1) and windings (19x-2, 19y-2), (19y-2, 19z-2), (19z-2, 19x- Motor current is supplied to the energization route of 2). The selection of each operation of the motor drive circuit 144a and the motor drive circuit 144b is appropriately set as described in the third embodiment.
[0090]
Current sensors (52a-1 to 52a-3, 52b-1 to 52b-3) for detecting motor current and F in response to changes in the brushless motor 19 and the motor drive circuits 144a and 144b for three-phase AC output. / S relays (46a-1 to 46a-3, 46b-1 to 46b-3) are also provided three by three.
[0091]
In the configuration of the control device 22 according to the above-described fourth embodiment, when the assist motor is the brushless motor 19, an electric connection portion from the steering torque detection unit 20 to the control device 22, a three-phase motor current output motor The motor drive circuit section including the drive circuits 144a and 144b, and the power supply paths from the battery 150 to the motor drive circuits 144a and 144b are each provided in two paths (duplex) based on a parallel connection relationship. Therefore, even if a failure occurs, the electric power steering device can be operated on the remaining route, and the system can be prevented from being down due to the provision of the redundant system.
[0092]
The settings of the timers T100a, T100b, and T100c that determine the cycle of the reference triangular wave for forming the pulses of the PWM control shown in FIG. 13 are not the same, but are set differently. For example, the timer T100a is set so that the frequency of the reference triangular wave is 18 kHz, the timer T100b is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 kHz, and the timer T100c is set so that the frequency of the reference triangular wave is 22 kHz.
[0093]
Specifically, the switching timing may be set so as not to switch at the same timing by not setting the frequency of the reference triangular wave to be the same.
[0094]
When the timers T100a, T100b, and T100c are set in advance as described above, reference triangular waves 400a, 400b, and 400c shown in (1), (2), and (3) of FIG. 14 are generated. A switching signal is generated by comparing the reference triangular waves 400a, 400b, and 400c with sine wave data as a voltage command by a comparator. When the switching elements of the two drive circuits operate according to the switching signals, switching noise in the drive circuit 144a and magnetostrictive noise in the motor, and switching noise in the drive circuit 144b and magnetostrictive noise in the motor occur. Since the above-described relationship is given with respect to the frequency of the reference triangular wave, that is, the timers T100a, T100b, and T100c, the switching timing is not the same as the waveform of the reference triangular wave 400a, the waveform of the reference triangular wave 400b, and the reference triangular wave 400c. . For this reason, the peak of the noise level generated by switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0095]
The timers T100a, T100b, and T100c that determine the cycle of the reference triangular wave for forming the pulse of the PWM control shown in FIG. 13 are set to the same value, and the timers T100b and T100c are set by giving different offset values. . For example, the timer T100a is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 KHz, the timer T100b is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 kHz, and an offset is given to the timer T100b. Further, the timer T100c is set so that the frequency of the reference triangular wave is 20 kHz, and an offset different from that of the timer T100b is given to the timer T100c.
[0096]
Specifically, the switching timing may be set so as not to switch at the same timing by changing the phase of the reference triangular wave to the same frequency and changing the phase.
[0097]
If the timers T100a, T100b, and T100c are set in advance as described above, a triangular wave having a cycle determined by the set data can be generated, and (1), (2), and (3) in FIG. A signal similar to the reference triangular waves 500a, 500b, and 500c shown in FIG. A switching signal is generated by comparing the reference triangular waves 500a, 500b, and 500c with sine wave data as a voltage command by a comparator. When the switching elements of the two drive circuits are operated by the switching signals, switching noise in the drive circuit and magnetostrictive sound in the motor, switching noise in the drive circuit and magnetostrictive sound in the motor are generated. Since the above-described relationship is given with respect to the frequency of the reference triangular wave, that is, the timers T100a, T100b, and T100c, the waveform of the reference triangular wave 500a, the waveform of the reference triangular wave 500b, and the waveform of the reference triangular wave 500c are shifted. Not. For this reason, the peak of the noise level generated by switching can be suppressed and dispersed. As a result, switching noise and magnetostriction noise can be reduced.
[0098]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, in a steering device having at least one motor that generates a force in the direction of steering a steered wheel, the steering device has two drive circuits that perform PWM control of the motor. In order to make the control frequencies for switching the switching elements in the drive circuits different from each other in the two drive circuits, the switching timing of the switching elements in the two drive circuits is devised so as not to switch at the same timing. Thereby, the peak of the noise level generated by the switching can be suppressed and dispersed.
[0099]
In addition, the steering device has two drive circuits that perform PWM control of the motor. In order to make the phases of the pulse signals for switching the switching elements in the drive circuits different from each other in the two drive circuits, the two drive circuits are used. Since the switching timing of the switching elements is devised so as not to switch at the same timing, it is possible to suppress and distribute the peak of the noise level generated by the switching.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a basic configuration (only one of two motors is shown) of a two-motor type electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an internal structure of the gear box shown in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2;
FIG. 4 is an external perspective view showing an external layout of an actual device of a rack shaft provided with two motors and a gear box.
FIG. 5 is an external perspective view showing an external layout of an actual device of a rack shaft including two motors and a gear box.
FIG. 6 is a block diagram of a microcomputer.
FIG. 7 is a block diagram of a microcomputer.
FIG. 8 is a diagram showing a reference triangular wave and a PWM signal.
FIG. 9 is a diagram showing a reference triangular wave and a PWM signal.
FIG. 10 is a configuration diagram showing a control device of the steering device.
FIG. 11 is a diagram showing a reference triangular wave and a PWM signal.
FIG. 12 is a diagram showing a reference triangular wave and a PWM signal.
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating a control device of the steering device.
FIG. 14 is a diagram showing a reference triangular wave.
FIG. 15 is a diagram showing a reference triangular wave.
[Explanation of symbols]
10 electric power steering device
11 steering wheel
12 steering shaft
12a @ pinion shaft
13 pinion gear
14 rack axis
14a, 14b rack gear
15 rack and pinion mechanism
19A, 19B @ motor
22 control device
24A, 24B gear box
113 pinion gear

Claims

A steering device having at least one motor that generates a force in a direction to steer a steered wheel,
The steering device has two drive circuits that perform PWM control on the motor,
A steering device, wherein a control frequency for switching a switching element in the drive circuit is different between the two drive circuits.

A steering device having at least one motor that generates a force in a direction to steer a steered wheel,
The steering device has two drive circuits that perform PWM control on the motor,
A steering device, wherein the phases of pulse signals for switching the switching elements in the drive circuits are different from each other in the two drive circuits.